DE102017208335A1

DE102017208335A1 - Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte bei der MR-Bildgebung

Info

Publication number: DE102017208335A1
Application number: DE102017208335.2A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Feiweier
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2018-11-22
Also published as: US20180335488A1; US11215683B2

Abstract

Die Erfindung betrifft die Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte bei einer Bildgebung mittels einer Magnetresonanzanlage (10). Dabei werden MR-Daten eines Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts (13) mittels der Magnetresonanzanlage (10) erfasst, und mit Hilfe dieser MR-Daten wird zumindest ein-MR-Bild, das mehrere Bildpixel aufweist, rekonstruiert. Bezüglich eines angenommenen von der Magnetresonanzanlage (10) erzeugten Magnetfelds wird eine aufsummierte Feldabweichung berechnet, und abhängig von dieser aufsummierten Feldabweichung wird ein jeweiliger Verschiebungsvektor (3) für die Bildpixel berechnet. Den Bildpixeln wird jeweils ein Signalbeitrag zugewiesen, welcher einem Signalbeitrag eines Bildpixels (2) entspricht, welches mit dem jeweiligen Verschiebungsvektor (3) von dem jeweiligen Bildpixel (1) verschoben ist. Die aufsummierte entspricht der Summe von zumindest zwei der folgenden Feldabweichungen:• eine durch Nicht-Linearitäten eines Gradientensystems der Magnetresonanzanlage bedingte Feldabweichung des Magnetfelds,• eine durch Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung des Magnetfelds,• eine durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, welche unabhängig von von der Magnetresonanzanlage geschalteten Gradienten ist, und• eine durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung des Magnetfelds.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt die Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte aufgrund von Feldabweichungen bei einer Bildgebung mittels einer Magnetresonanzanlage.
Die Bildgebung mittels der Magnetresonanztomografie stellt in der heutigen Zeit ein unverzichtbares Verfahren in der medizinischen Diagnostik dar. Dabei kommt der geometrischen Abbildungstreue der MR-Bilder insbesondere im Zusammenhang mit Interventionen (beispielsweise bei der Resektion von Tumoren) eine besondere Bedeutung zu.
Aus der DE 10 2013 224 406 B4 und der US 8,854,037 B2 sind Methoden zur Verzerrungskorrektur in der MR-Bildgebung bekannt.
Die Bildrekonstruktion (üblicherweise mittels Fouriertransformation) erfolgt unter der Annahme, dass das von der Magnetresonanzanlage erzeugte Magnetfeld genau bekannt ist. Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, bei der Bildgebung Feldabweichungen genau zu bestimmen und die Auswirkungen der Feldabweichungen bei der Bildgebung zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte bei einer Bildgebung mittels einer Magnetresonanzanlage nach Anspruch 1, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 16, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 18 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 19 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte bei einer Bildgebung mittels einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:

• Erfassen von MR-Daten eines Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts mittels der Magnetresonanzanlage.
• Rekonstruieren von mindestens einem MR-Bild, welches mehrere Bildpixel aufweist, abhängig von den erfassten MR-Daten.
• Berechnen einer aufsummierten Feldabweichung in Bezug auf ein angenommenes von der Magnetresonanzanlage erzeugtes Magnetfeld. Die berechnete aufsummierte Feldabweichung gibt demnach an, wie sich das reale von der Magnetresonanzanlage erzeugte Magnetfeld von dem Magnetfeld unterscheidet, welches idealerweise oder theoretisch von der Magnetresonanzanlage erzeugt werden soll. Anders ausgedrückt entspricht die aufsummierte Feldabweichung der Differenz aus dem Ist-Magnetfeld und dem Soll-Magnetfeld, wobei die aufsummierte Feldabweichung die für das jeweils eingesetzte Bildgebungsverfahren (Pulssequenz) wichtigsten Effekte berücksichtigt.
• Berechnen eines jeweiligen Verschiebungsvektors für die Soll-Bildpixel in Abhängigkeit von der berechneten aufsummierten Feldabweichung. In diesem Schritt wird für jedes der Soll-Bildpixel abhängig von der Feldabweichung ein entsprechender Verschiebungsvektor berechnet. Ein Soll-Bildpixel weist eine Position (Ort) und einen Signalbeitrag (Wert oder ein Signal) auf. Wenn das Soll-Magnetfeld dem Ist-Magnetfeld entspricht, dann entspricht der Signalbeitrag des Soll-Bildpixel dem Signalbeitrag, der auch an der Position des Soll-Bildpixels durch die MR-Datenerfassung und anschließende Rekonstruktion an der Position des Soll-Bildpixels bestimmt wurde.
• Zuweisen eines jeweiligen Signalbeitrags zu den Soll-Bildpixeln. Dabei entspricht dieser Signalbeitrag demjenigen Signalbeitrag eines Ist-Bildpixels, welches mit dem jeweiligen Verschiebungsvektor von dem Ort des Soll-Bildpixels, dem der Signalbeitrag zugewiesen wird, verschoben worden ist. In der Realität weicht das Ist-Magnetfeld von dem Soll-Magnetfeld ab, was erfindungsgemäß anhand der aufsummierten Feldabweichung berücksichtigt wird. Daher findet sich der Signalbeitrag des Soll-Bildpixels nach der MR-Datenerfassung und Rekonstruktion an der Stelle des Ist-Bildpixels. Erfindungsgemäß wird daher jeweils der Signalbeitrag des Ist-Bildpixels, dessen Position anhand des für das jeweilige Soll-Bildpixel gültigen Verschiebungsvektors berechnet wird, dem jeweiligen Soll-Bildpixel zugewiesen.

Dabei werden bei der Berechnung der aufsummierten Feldabweichung zwei, drei oder vier der folgenden Feldabweichungen aufsummiert.
Eine durch Nicht-Linearitäten des Gradientensystems der Magnetresonanzanlage bedingte Feldabweichung des Magnetfelds.
Üblicherweise werden lineare Feldgradienten für die Ortskodierung verwendet. Das heißt, dass von einer Achse x bzw. y bzw. z des Gradientensystems generierte Magnetfeld verläuft idealerweise entlang der jeweiligen Raumachse x bzw. y bzw. z gemäß den folgenden Gleichungen (1) bis (3). $B_{x} (x, y, z) = (0, 0, G_{x} * x)$
$B_{y} (x, y, z) = (0, 0, G_{y} * y)$
$B_{z} (x, y, z) = (0, 0, G_{z} * z)$
Die Bildrekonstruktion erfolgt unter der Annahme der Gültigkeit dieser linearen Beziehung. Konstruktionsbedingte Abweichungen führen allerdings zu einer nicht linearen Beziehung, so dass der tatsächliche Feldverlauf von der in den Gleichungen (1) bis (3) idealisierten Annahme abweicht, was sowohl bei der Schichtselektion als auch bei der Phasen- und Frequenzkodierung unmittelbar zu räumlichen Fehlzuordnungen in den rekonstruierten Bildern führt.
Eine durch Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung des Magnetfelds.
Üblicherweise werden bei der Rekonstruktion der MR-Bilder bzw. den entsprechenden Signalgleichungen lediglich diejenigen Komponenten der Ortskodierungsfelder betrachtet, die parallel zum Grundfeld liegen, so dass beispielsweise keine Komponente in x- und y-Richtung auftritt, wie es in den Gleichungen (1) bis (3) der Fall ist.
Tatsächlich erfüllen diese Feldgeometrien allerdings nicht die Maxwell-Gleichungen, so dass Querkomponenten entlang der anderen Koordinatenrichtungen (x, y) auftreten. Diese Querkomponenten sind für die Signalevolution relevant und führen zu räumlichen Fehlzuordnungen, welche beispielsweise entlang der Phasenkodierungsrichtung bei der echoplanaren Bildgebung besonders ausgeprägt sind.
Eine durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung
Zum einen existieren konstruktionsbedingte Feldinhomogenitäten des Grundmagnetfelds. Zum anderen existieren in der Nähe von Änderungen der magnetischen Suszeptibilität (beispielsweise beim Übergang zwischen Lufteinschlüssen und Gewebe, wie man es in den Nebenhöhlen oder der Lunge eines Patienten vorfindet) Feldänderungen, die ebenfalls zu Feldinhomogenitäten führen. Diese Feldinhomogenitäten bzw. Abweichungen vom Soll-Magnetfeld führen unmittelbar zu räumlichen Fehlzuordnungen bei der Schichtanregung (auch als „Potato-Chip-Effekt“ bekannt) und bei der Frequenzkodierung. Bei der Bildrekonstruktion sind Verzerrungen aufgrund dieser Feldinhomogenitäten besonders stark ausgeprägt, wenn die lokalen Feldabweichungen über einen längeren Zeitraum kumulativ in die Ortskodierung eingehen, wie es beispielsweise entlang der Phasenkodierungsrichtung bei der echoplanaren Bildgebung der Fall ist.
Eine durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung
Das Schalten von Ortskodierungsfeldern, welche beispielsweise durch Gradientenspulen erzeugt werden, führt in leitenden Strukturen der Magnetresonanzanlage zur Induktion von Wirbelströmen, welche ihrerseits zeitlich abklingende Feldstörungen erzeugen. Zwar weisen aktuelle Magnetresonanzanlagen Vorverzerrungsmechanismen (auch als „Pre-Emphasis“ bekannt) zur Reduktion dieses Effektes auf. Trotzdem verbleiben residuale dynamische Feldstörungen, wie insbesondere Feldstörungen mit Geometrien, welche sich durch Kugelflächenfunktionen höherer Ordnungen beschreiben lassen. Wenn derartige Feldstörungen während der Ortskodierung vorhanden sind, führt dies unmittelbar zu räumlichen Fehlzuordnungen. Besonders stark ausgeprägt sind diese räumlichen Fehlzuordnungen oder Verzerrungen, wenn die lokalen Feldabweichungen über einen längeren Zeitraum kumulativ in die Ortskodierung eingehen, wie es beispielsweise entlang der Phasenkodierungsrichtung bei der echoplanaren Bildgebung der Fall ist. Dabei ist insbesondere die echoplanare Diffusionsbildgebung erwähnenswert, welche unmittelbar vor dem empfindlichen Aufnahmemodul intensive Gradientenpulse für die Diffusionskodierung verwendet.
Erfindungsgemäß werden nun zwei, drei oder alle vier der vorab beschriebenen Feldabweichungen aufsummiert, um die aufsummierte Feldabweichung zu bilden, abhängig von welcher dann der entsprechende Verschiebungsvektor des jeweiligen Bildpixels berechnet wird, um schließlich die verschiedenen Verzerrungseffekte bei der Bildgebung zu korrigieren. Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem fiktiven Vorgehen verglichen, welches beispielsweise zwei der vorab beschriebenen Feldabweichungen in zwei eigenständigen Schritten berücksichtigt. Bei diesem fiktiven Vorgehen wird im ersten Schritt nur eine erste der vorab beschriebenen Feldabweichungen berechnet, um abhängig von der ersten Feldabweichung den entsprechenden Verzerrungseffekt bei der Bildgebung zu korrigieren. Anschließend wird in einem dem ersten Schritt folgenden zweiten Schritt des fiktiven Vorgehens eine zweite der vorab beschriebenen Feldabweichungen berechnet, um abhängig von der zweiten Feldabweichung den entsprechenden Verzerrungseffekt bei der Bildgebung zu korrigieren. Gegenüber diesem fiktiven Vorgehen weist die vorliegende Erfindung folgende Vorteile auf:

• Sowohl der erste Schritt als auch der zweite Schritt des fiktiven Vorgehens erfordert eine aufwändige Bildtransformation, so dass sich im Vergleich zur vorliegenden Erfindung eine längere Verarbeitungszeit ergibt.
• In der Regel werden beim erfindungsgemäßen Verfahren wie auch bei dem ersten und dem zweiten Schritt des fiktiven Vorgehens Interpolationen verwendet. Da diese Interpolationen bei dem fiktiven Vorgehen in jedem einzelnen Schritt (d.h. im ersten Schritt und im zweiten Schritt des fiktiven Vorgehens) angewendet werden, führt dies in der Summe bei dem fiktiven Vorgehen zu einer schlechteren Bildqualität (z.B. Bildunschärfe) im Vergleich zur vorliegenden Erfindung.
• Indem zur Berechnung der aufsummierten Feldabweichung mehrere der vorab beschriebenen Verzerrungseffekte berücksichtigt werden, können vorteilhafterweise auch Abhängigkeiten zwischen den einzelnen physikalischen Effekten berücksichtigt werden, was bei dem fiktiven Vorgehen nicht möglich ist. Wird beispielsweise eine Korrektur der durch Maxwell-Felder bedingten Feldabweichung unabhängig von der Korrektur der durch Feldinhomogenitäten bedingten Feldabweichung durchgeführt, so ist dennoch die räumliche Zuordnung von Bildinformationen bei dem fiktiven Vorgehen in Bereichen mit einer starken B0-Feld-Inhomogenität fehlerhaft, da eine unvollständige Korrektur der Querkomponenten vorliegt.
• Da die Auswirkungen der vorab beschriebenen Feldabweichungen auf die Berechnung des jeweiligen Verschiebungsvektors nicht linear sind, ist die erfindungsgemäße Berechnung des jeweiligen Verschiebungsvektors genauer als bei dem fiktiven Vorgehen.

Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die aufsummierte Feldabweichung nicht gemessen, sondern anderweitig bestimmt bzw. berechnet wird.
Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Vorwissen über die Ausprägung (Geometrie und Amplitude) der jeweils berücksichtigten Feldabweichung notwendig.
Beispielsweise ergibt sich die durch die Nicht-Linearitäten bedingte Feldabweichung aus der Konstruktion der Gradientenspule bzw. des Gradientensystems, so dass diese Feldabweichung entweder einmalig für jeden Typ eines Gradientensystems oder individuell für jedes Gradientensystem angegeben bzw. vermessen werden kann.
Die durch die Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung kann anhand der Maxwell-Gleichungen, gegebenenfalls unter Berücksichtigung konstruktionsbedingter Asymmetrieparameter der Gradientenspule bzw. des Gradientensystems berechnet werden.
Die Berechnung oder Bestimmung der durch die Feldinhomogenitäten bedingten Feldabweichung erfordert in der Regel eine Kenntnis über die magnetische Interaktion des Untersuchungsobjekts mit dem Grundfeld, so dass diese Feldabweichung beispielsweise durch geeignete Vormessungen (vor der eigentlichen Datenerfassung) ermittelt werden kann.
Neben den vorab beschriebenen suszeptibilitätsbedingten Inhomogenitäten können auch die Grundfeld-Inhomogenitäten berücksichtigt werden. Dazu werden diese Grundfeld-Inhomogenitäten oder Inhomogenitäten des B0-Feldes durch Messungen des Magnetfelds der Magnetresonanzanlage bei der Installation und/oder Wartung der Magnetresonanzanlage bestimmt, um dann anhand dieser Inhomogenitäten die durch die Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung zu berechnen.
Die Berechnung oder Bestimmung der durch dynamische Feldstörungen bedingten Feldabweichung kann aufgrund der Komplexität von Sequenzabläufen und Magnetfeldinteraktionen ebenfalls anhand geeigneter Vormessungen ermittelt werden. Dabei können verhältnismäßig lange Zeitkonstanten eingesetzt werden, so dass während definierter Abschnitte einer zur Erfassung der MR-Daten eingesetzten Pulssequenz ein mittleres, konstantes Magnetfeld, d.h. eine Art Mittelwert der magnetischen Flussdichte bzw. der Magnetfeldstärke, angenommen werden kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die jeweils betrachteten physikalischen Effekte zu einer lokalen Änderung des für die Ortskodierung relevanten Magnetfelds führen. Wenn beispielsweise alle vier zuvor genannten Effekte bzw. Feldabweichungen berücksichtigt werden, so erhält man am Ort r = (x, y, z) ein Magnetfeld mit der Amplitude B(x,y,z) gemäß der folgenden Gleichung (4). $\begin{array}{l} B (x, y, z) = \\ B_{0} + G_{x} \cdot x + G_{y} \cdot y + G_{z} \cdot z + Δ B_{N L} (x, y, z, G_{x}, G_{y}, G_{z}) + Δ B_{M W} (x, y, z, G_{x}, G_{y}, G_{z}) + \\ Δ B_{I H} (x, y, z,) + Δ B_{W S} (x, y, z, G_{x} (t), G_{y} (t), G_{z} (t)) \end{array}$
Dabei entspricht Gx bzw. Gy bzw. Gz dem Magnetfeldgradienten in der x bzw. y bzw. z-Richtung.
ΔB_NL entspricht der durch Nicht-Linearitäten des Gradientensystems bedingten Feldabweichung am Ort r, welche sowohl in ihrer Geometrie von den Gradientenachsen x, y, z abhängt als auch in ihrer Ausprägung linear mit der Gradientenamplitude skaliert ist.
ΔB_MW entspricht der durch Maxwell-Felder bedingten Feldabweichung am Ort r, welche ebenfalls in ihrer Geometrie von den Gradientenachsen abhängt, aber nicht linear mit der Gradientenamplitude skaliert ist.
ΔB_IH entspricht der durch Feldinhomogenitäten bedingten Feldabweichung am Ort r, welche unabhängig von den applizierten Gradienten ist.
ΔB_WS entspricht der durch dynamische Feldstörungen bedingten Feldabweichung am Ort r, welche ebenfalls in ihrer Geometrie von den Gradientenachsen und von der Historie der applizierten Gradienten abhängt, so dass diese Feldabweichung eine Zeitabhängigkeit aufweist.
Die Feldabweichung ΔB(x,y,z) kann anhand der folgenden Gleichung (5) berechnet werden: $Δ B (x, y, z) = B (x, y, z) - (B_{0} + G_{x} \cdot x + G_{y} \cdot y + G_{z} \cdot z)$
Diese Feldabweichung ΔB(x,y,z) kann mit der erfindungsgemäßen aufsummierten Feldabweichung gleichgesetzt werden, was folgender Gleichung (6) zu entnehmen ist. $Δ B (x, y, z) = \sum_{i} Δ B_{i}$
Wenn alle vier vorab beschriebenen Feldabweichungen berücksichtigt werden, gilt die folgende Gleichung (7). $\begin{array}{l} Δ B (x, y, z) = Δ B_{N L} (x, y, z, G_{x}, G_{y}, G_{z}) + Δ B_{M W} (x, y, z, G_{x}, G_{y}, G_{z}) + Δ B_{I H} (x, y, z) + \\ Δ B_{W S} (x, y, z, G_{x} (t), G_{y} (t), G_{z} (t)) \end{array}$
Nachdem erfindungsgemäß anhand des benötigten Vorwissen die aufsummierte Feldabweichung berechnet wurde, werden in den folgenden erfindungsgemäßen Schritten die Auswirkungen der aufsummierten Feldabweichung auf das Bildgebungsverfahren berechnet bzw. bestimmt. Hierzu ist es vorteilhaft, von den physikalischen Gradientenachsen x, y, z zu den für die Bildgebung relevanten Aufnahmeachsen „Schichtkodierung“, „Frequenzkodierung“ und „Phasenkodierung“ überzugehen. Wie sich die aufsummierte Feldabweichung des tatsächlichen Magnetfeldes vom theoretischen Soll-Magnetfeld bzw. Idealwert auf die rekonstruierten Bilder auswirkt, hängt insbesondere davon ab, zu welcher Kodierungsphase (z.B. Schichtkodierung, Frequenzkodierung, Phasenkodierung) die aufsummierte Feldabweichung vorliegt.
Bei einer Bildgebung mit räumlich-selektiven Anregung bzw. Schichtselektion (d.h. ein Frequenz-selektiver HF-Puls wird bei gleichzeitiger Schaltung eines Gradientenpulses auf der Schicht-Selektions-Achse angewendet) werden die Position und die Lage der Schicht durch diejenigen Feldabweichungen beeinflusst, welche während der Schichtselektion auftreten. Die Summe dieser Feldabweichungen oder die während der Schichtselektion aufsummierte Feldabweichung ΔB_s kann durch folgende Gleichung (8) berechnet werden. $Δ B_{S} = \sum_{i} B_{i, S}$
Dabei entspricht B_i,s jeweils denjenigen der vorab beschriebenen Feldabweichungen, welche in einem Zeitintervall, während welchem die Schichtselektion stattfindet, vorliegen und erfindungsgemäß berücksichtigt werden.
Eine nicht-selektive Anregung (beispielsweise bei der dreidimensionalen Bildgebung) ist von diesem Effekt nicht betroffen, so dass dabei die während der Schichtselektion aufsummierte Feldabweichung nicht berechnet werden muss.
Ausgehend von der während der Schichtselektion aufsummierten Feldabweichung ΔB_s kann abhängig von der Amplitude G_s des Schichtselektionsgradienten die Länge oder der Betrag ΔS eines lokalen räumlichen Schichtselektions-Verschiebungsvektors gemäß der folgenden Gleichung (9) berechnet werden. Der Schichtselektions-Verschiebungsvektor kann dann durch Multiplikation der Länge ΔS mit einem Einheitsvektor e_s, der entlang der Schichtkodierungsrichtung verläuft, berechnet werden. $Δ S = \frac{Δ B_{S}}{G_{S}}$
Alternativ kann diese Länge ΔS des Schichtselektions-Verschiebungsvektors abhängig von einer Anregungs-Pixelbandbreite BW_Tx mit der folgenden Gleichung (10) berechnet werden, wobei y dem gyromagnetischen Verhältnis entspricht. $Δ S = \frac{γ}{2 π} \cdot \frac{Δ B_{S}}{B W_{T x}}$
Bei einer frequenzkodierten Bildgebung findet die Datenerfassung statt, während gleichzeitig ein Gradient entlang der Frequenzkodierungsachse anliegt. Damit beeinflussen die während der Frequenzkodierung vorliegenden Feldabweichungen die räumliche Zuordnung der aufgenommenen Signale. Die Summe dieser Feldabweichungen oder die während der Frequenzkodierung aufsummierte Feldabweichung AB_F kann durch folgende Gleichung (11) berechnet werden. $Δ B_{F} = \sum_{i} B_{i, F}$
Dabei entspricht B_i,F jeweils denjenigen der vorab beschriebenen Feldabweichungen, welche in einem Zeitintervall, während welchem die Frequenzkodierung stattfindet, vorliegen und erfindungsgemäß berücksichtigt werden.
Ausgehend von der während der Frequenzkodierung aufsummierten Feldabweichung AB_F kann abhängig von der Amplitude G_F des Frequenzkodierungsgradienten die Länge oder der Betrag ΔF eines lokalen räumlichen Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektors gemäß der folgenden Gleichung (12) berechnet werden. Der Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektor kann dann durch Multiplikation der Länge ΔF mit einem Einheitsvektor e_F, der entlang der Frequenzkodierungsrichtung verläuft, berechnet werden. $Δ F = \frac{Δ B_{F}}{G_{F}}$
Alternativ kann diese Länge ΔF des Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektors abhängig von einer Aufnahme-Pixelbandbreite BW_RX mit der folgenden Gleichung (13) berechnet werden. $Δ F = \frac{γ}{2 π} \cdot \frac{Δ B_{F}}{B W_{R x}}$
Bei einer Bildgebung mit Phasenkodierung, welche abhängig vom Bildgebungsverfahren in ein, zwei oder drei Dimensionen für die Ortskodierung verwendet werden kann, wird die Phasenkodierung von Feldabweichungen beeinflusst, welche zum einen während der Phasenkodierung vorhanden sind und welche zum anderen eine Korrelation mit den Phasenkodierungsgradienten aufweisen. Die Summe dieser Feldabweichungen oder die während der Phasenkodierung aufsummierte Feldabweichung ΔB_P kann durch folgende Gleichung (14) berechnet werden. $Δ B_{P} = \sum_{i} B_{i, P}$
Dabei entspricht B_i,p jeweils denjenigen der vorab beschriebenen Feldabweichungen, welche in einem Zeitintervall, während welchem die Phasenkodierung stattfindet, vorliegen und erfindungsgemäß berücksichtigt werden.
Bei der konventionellen bzw. nicht echoplanaren Bildgebung (beispielsweise Spin-Echo- oder Gradienten-Echo-Bildgebung) weisen insbesondere die durch Nicht-Linearitäten des Gradientensystems bedingte Feldabweichung und die durch Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung die vorab genannten Korrelationen auf, wobei die erstgenannte in der Regel dominiert. Für die nicht echoplanare Bildgebung kann ausgehend von der während der Phasenkodierung aufsummierten Feldabweichung ΔB_P abhängig von der Amplitude G_P des Phasenkodierungsgradienten der Betrag oder die Länge ΔP eines lokalen räumlichen Phasenkodierungs-Verschiebungsvektors gemäß der folgenden Gleichung (15) berechnet werden. Bei einer Phasenkodierung in mehreren Dimensionen wird insbesondere für jede Dimension die Länge ΔP eines Phasenkodierungs-Verschiebungsvektors für die jeweilige Dimension berechnet, welcher entlang der jeweiligen Phasenkodierungsrichtung verläuft. Der entsprechende Phasenkodierungs-Verschiebungsvektor kann dann durch Multiplikation der entsprechenden Länge ΔP mit einem Einheitsvektor e_P, der entlang der entsprechenden Phasenkodierungsrichtung verläuft, berechnet werden. $Δ P = \frac{Δ B_{P}}{G_{P}}$
Bei der echoplanaren Bildgebung erfolgt eine kumulative (kontinuierliche oder „geblippte“) Aufprägung der Phase über den Echozug hinweg, so dass auch die durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung und die durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung relevant sind. Abhängig von einem Inkrement des magnetischen Moments M_P des Phasenkodierungsgradienten zwischen zwei aufeinanderfolgenden K-Raum-Zeilen ergibt sich die Länge ΔP eines lokalen räumlichen Phasenkodierungs-Verschiebungsvektors entlang der Phasenkodierungsrichtung gemäß der folgenden Gleichung (16). $Δ P = \int \frac{Δ B_{P}}{M_{P}} d t$
Während die durch Nicht-Linearitäten des Gradientensystems bedingte Feldabweichung und die durch die Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung in der Regel nur während des Schaltens des Phasenkodiergradienten vorliegen, sind die durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung und die durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung meist quasikontinuierlich vorhanden. Prinzipiell lassen sich aber auch zeitlich variable Feldabweichungen ΔB_P(t) über die durch Gleichung (16) beschriebene zeitliche Mittelung berücksichtigen.
Unter Verwendung einer effektiven Aufnahme-Pixelbandbreite BW_Rx,eff und einer effektiven Feldabweichung ΔB_P,eff, welche anhand der folgenden Gleichung (17) berechnet werden kann, kann die Länge ΔP des Phasenkodierungs-Verschiebungsvektors anhand der folgenden Gleichung (18) berechnet werden. $Δ B_{P, e f f} = \frac{1}{T} \int Δ B_{P} d t$
$Δ P = \frac{γ}{2 π} \cdot \frac{Δ B_{P, e f f}}{B W_{R x, e f f}}$
Dabei entspricht T einer Zeitspanne, während welcher die jeweilige Aufprägung der Phase vorgenommen wird.
Erfindungsgemäß ergibt sich somit aus der Kenntnis der aufsummierten Feldabweichung der jeweilige Verschiebungsvektor für die Bildpixel, wobei dieser Verschiebungsvektor anhand der Länge ΔS des Schichtselektions-Verschiebungsvektors, der Länge ΔF des Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektors und der Länge(n) ΔP des bzw. der Phasenkodierungs-Verschiebungsvektoren beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung (19) berechnet werden kann. $Δ R (x, y, z) = (\begin{matrix} Δ S \\ Δ F \\ Δ P \end{matrix})$
Der Verschiebungsvektor ΔR setzt sich somit aus einer Komponente ΔS entlang der Schichtselektionsrichtung, einer Komponente ΔF entlang der Frequenzkodierungsrichtung und einer Komponente entlang der Phasenkodierungsrichtung zusammen. Bei einer Phasenkodierung in mehreren Dimensionen existiert insbesondere für jede Dimension ein Phasenkodierungs-Verschiebungsvektor mit einer jeweiligen Länge ΔPi für die jeweilige Dimension, welcher entlang der jeweiligen Phasenkodierungsrichtung verläuft (vgl. oben). In diesem Fall wird der Verschiebungsvektor ΔR durch eine Kombination aus dem Schichtselektions-Verschiebungsvektors (Länge ΔS), dem Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektors (Länge ΔF) und den mehreren Phasenkodierungs-Verschiebungsvektoren (jeweilige Länge ΔPi) gebildet.
Anhand dieses Verschiebungsvektors ΔR kann erfindungsgemäß berechnet werden, an welche (verzerrte) Bildposition die Signalbeiträge des Bildpixels an der physikalischen Position R = (x,y,z) im Untersuchungsobjekt verschoben worden sind. Vorteilhafterweise beinhaltet der Verschiebungsvektor dabei den Beitrag von mehreren (zumindest zwei) der vier beschriebenen Verzerrungstypen und berücksichtigt dabei implizit Querabhängigkeiten, da sich alle betrachteten physikalischen Effekte ursächlich auf Feldabweichungen zurückführen lassen und sich diese Feldabweichungen unabhängig voneinander überlagern.
Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung nochmals im Zusammenhang dargestellt werden.
Für jedes Soll-Bildpixel B = (S, F, P) in einem sogenannten Kodierungssystem wird das zugehörige ideale (d.h. ohne Bildverzerrung zugeordnete) Soll-Bildpixel R = (x,y,z) im physikalischen System bestimmt. Dabei sind S bzw. F bzw. P die Koordinaten in der Schichtselektionsrichtung bzw. Frequenzkodierungsrichtung bzw. Phasenkodierungsrichtung. Genauer gesagt wird für jede Bildpixel-Koordinate B im Kodierungssystem die zugehörige ideale Objekt-Koordinate R bestimmt. Die hierfür notwendige Transformationsvorschrift, um B in R zu überführen, ist durch die jeweilige Bildgebungssequenz vorgegeben und bekannt.
Für jedes Soll-Bildpixel R oder für jede Position R wird der zugeordnete lokale Verschiebungsvektor ΔR(x,y,z) = (ΔS,ΔF,ΔP) (vergleiche Gleichung (19)) berechnet.
In dem aus den erfassten MR-Daten rekonstruierten zumindest einem MR-Bild wird die Position oder das Ist-Bildpixel B' gemäß der folgenden Gleichung (20) berechnet. $B' = B + Δ R$
An diese Position bzw. an dieses Bildpixel B' wurde der Signalbeitrag des Soll-Bildpixels B aufgrund der Feldabweichungen verschoben.
Das Signal oder der Signalbeitrag bei dem Ist-Bildpixel B' wird nun dem Soll-Bildpixel B zugewiesen.
Da die Position des Ist-Bildpixels B' in der Regel keiner der (diskretisierten) aufgenommenen Pixelpositionen entspricht, wird der Signalbeitrag bei dem Ist-Bildpixel B' vorteilhafterweise anhand von Signalbeiträgen von Bildpixeln interpoliert, deren Positionen sich benachbart zu der Position des Bildpixels B' befinden. Die Signalbeiträge dieser Bildpixel wurden durch die MR-Datenerfassung und anschließende Rekonstruktion ohne Berücksichtigung der Feldabweichungen bestimmt. Die Interpolation kann beispielsweise durch eine lineare, kubische oder Spline-Interpolation der aufgenommenen Signale bzw. Signalbeiträge der zu dem Bildpixel B' in zwei oder drei Dimensionen benachbarten Bildpixel vorgenommen werden.
Darüber hinaus kann eine durch die aufsummierte Feldabweichung verursachte Dichteänderung von Signalbeiträgen der verschobenen Bildpixel berechnet und korrigiert werden.
Dazu kann die lokale Dichteänderung beispielsweise durch eine Berechnung der Jacobi-Determinante J(B') an diesem Bildpixel B' bestimmt werden.
Dazu sei veranschaulichend ausgeführt, dass Bildverzerrungen lokal zu einer Kompression von Signalbeiträgen einer größeren Objektregion auf eine kleinere Bildregion führen können. Diese Kompression führt dazu, dass sich die Bildintensität quasi zusammenschiebt, was zu einer Aufhellung in diesem Bildbereich führt. In ähnlicher Weise können Bildverzerrungen lokal zu einer Expansion der Signalbeiträge führen, wodurch entgegengesetzte Effekte auftreten. Die Jacobi-Determinante erfasst die Ausprägung dieser lokalen Dichteänderung (Kompression oder Expansion) und ermöglicht so eine Korrektur.
Gemäß dieser Ausführungsform wird dem Bildpixel B der Signalwert S_korrigiert (B) zugewiesen, welcher gemäß der folgenden Gleichung (21) berechnet wird. $S_{korrigiert} (B) = S_{aufgenommen} (B') * J (B')$
Dabei entspricht S_aufgenommen (B') dem interpolierten Signalbeitrag bei der Position bzw. dem Bildpixel B'.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage bereitgestellt, welche eine HF-Steuereinheit, eine Gradientensteuereinheit, eine Bildsequenzsteuerung und eine Recheneinheit umfasst, die ausgebildet sind, um mehrere Verzerrungseffekte bei einer Bildgebung zu korrigieren. Die Magnetresonanzanlage ist ausgestaltet, um MR-Daten eines Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts zu erfassen und um mittels der Recheneinheit anhand der MR-Daten zumindest ein MR-Bild, das mehrere Bildpixel aufweist, zu rekonstruieren. Darüber hinaus ist die Magnetresonanzanlage ausgestaltet, um mittels der Recheneinheit eine aufsummierte Feldabweichung bezüglich eines Soll-Magnetfelds oder eines angenommenen von der Magnetresonanzanlage erzeugten Magnetfelds zu berechnen und um einen jeweiligen Verschiebungsvektor für die Bildpixel abhängig von der aufsummierten Feldabweichung zu berechnen. Ein jeweiliger Signalbeitrag, welcher einem Signalbeitrag eines Bildpixels entspricht, welches mit dem jeweiligen Verschiebungsvektor von dem jeweiligen Bildpixel verschoben ist, wird von der Magnetresonanzanlage den Bildpixeln zugewiesen. Dabei berechnet die Recheneinheit die aufsummierte Feldabweichung durch eine Summe von zumindest zwei von folgenden Feldabweichungen:

• eine durch Nicht-Linearitäten eines Gradientensystems der Magnetresonanzanlage (10) bedingte Feldabweichung des Magnetfelds,
• eine durch Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung des Magnetfelds,
• eine durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, welche unabhängig von von der Magnetresonanzanlage (10) geschalteten Gradienten ist, und
• eine durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung des Magnetfelds.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung bzw. einer Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung oder Steuereinrichtung der Magnetresonanzanlage läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z.B. C++), der noch kompiliert (übersetzt) und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit bzw. Steuereinrichtung zu laden ist.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z.B. eine DVD, ein Magnetband, eine Festplatte oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuereinrichtung bzw. Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Für einfache geometrische Verzerrungen (beispielsweise für Verschiebungen, Scherungen und Skalierungen) lassen sich die Korrekturen von Verzerrungseffekten auch performant im K-Raum ausführen. Bei komplexen geometrischen Verzerrungen sind Korrekturen im K-Raum im Vergleich zur vorliegenden Erfindung, welche die Korrekturen im Ortsraum oder Bildbereich durchführt, aber sehr langsam, so dass die Korrekturen im K-Raum bei komplexen geometrischen Verzerrungen in der Praxis nicht einsetzbar sind.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail erläutert.

In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage dargestellt.
Mit 2 wird die vorliegende Erfindung anhand eines konkreten Beispiels erläutert.
In 3 ist der Flussplan einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt.

In Bezug auf 1 wird eine Magnetresonanzanlage 10 erläutert, mit der, wie nachfolgend erläutert wird, mehrere Verzerrungseffekte bei der Bildgebung korrigiert werden. Die Magnetresonanzanlage 10 weist einen Magneten 11 zur Erzeugung eines Polarisationsfelds B0 auf, wobei eine auf einer Liege 12 angeordnete Untersuchungsperson 13 in den Magneten 11 gefahren wird, um dort ortskodierte Magnetresonanzsignale bzw. MR-Daten aus der Untersuchungsperson 13 aufzunehmen. Die zur Signalaufnahme verwendeten Spulen wie eine Ganzkörperspule oder Lokalspulen sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Durch Einstrahlen von Hochfrequenzpulsen und Schalten von Magnetfeldgradienten kann die durch das Polarisationsfeld B0 erzeugte Magnetisierung aus der Gleichgewichtslage ausgelenkt und ortskodiert werden, und die sich ergebende Magnetisierung wird von den Empfangsspulen detektiert. Wie durch Einstrahlen der HF-Pulse und durch Schalten von Magnetfeldgradienten in verschiedenen Kombinationen und Reihenfolgen MR-Bilder erzeugt werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher erläutert.
Die Magnetresonanzanlage 10 weist weiterhin eine Steuereinheit 20 auf, die zur Steuerung der Magnetresonanzanlage 10 verwendet werden kann. Die Steuerung 20 weist eine Gradientensteuereinheit 15 zur Steuerung und Schaltung der notwendigen Magnetfeldgradienten auf. Eine HF-Steuereinheit 14 ist für die Steuerung und Generierung der HF-Pulse zur Auslenkung der Magnetisierung vorgesehen. Eine Bildsequenzsteuerung 16 steuert die Abfolge der Magnetfeldgradienten und HF-Pulse und damit indirekt die Gradientensteuereinheit 15 und die HF-Steuereinheit 14. Über eine Eingabeeinheit 17 kann eine Bedienperson die Magnetresonanzanlage 10 steuern, und auf einer Anzeigeeinheit 18 können MR-Bilder und sonstige zur Steuerung notwendigen Informationen angezeigt werden. Eine Recheneinheit 19 mit mindestens einer Prozessoreinheit (nicht gezeigt) ist vorgesehen zur Steuerung der verschiedenen Einheiten in der Steuereinheit 20 und zur Durchführung von Rechenoperationen. Weiterhin ist eine Speichereinheit 21 vorgesehen, in der beispielsweise Programmmodule bzw. Programme abgespeichert sein können, die, wenn sie von der Recheneinheit 19 bzw. ihrer Prozessoreinheit ausgeführt werden, den Ablauf der Magnetresonanzanlage 10 steuern können. Die Recheneinheit 19 ist ausgebildet, um aus den erfassten MR-Signalen die MR-Bilder zu berechnen, wobei auch mehrere Verzerrungseffekte korrigiert werden.
In 2 ist im Bildbereich ein Bildpixel 1 dargestellt, welches dem Soll-Bildpixel entspricht und demnach ideale (d.h. ohne Verzerrungseffekte zu berücksichtigen) Objekt-Koordinaten (x,y) aufweist. Das Bildpixel 1 entspricht demnach dem vorab mit R bezeichneten Bildpixel, wobei die Position des Bildpixels 1 aus darstellerischen Gründen auf zwei Dimensionen beschränkt ist.
Feldabweichungen aufgrund von Verzerrungseffekten bewirken, dass sich bei dem Bildpixel 1 (an der Position des Bildpixels 1) ein Verschiebungsvektor 3 ergibt. Dieser Verschiebungsvektor 3 wird erfindungsgemäß abhängig von der aufsummierten Feldabweichung an dem Bildpixel 1 berechnet. Die aufsummierte Feldabweichung entspricht der Summe bestimmter durch Verzerrungseffekte bedingter Feldabweichungen und wird ebenfalls erfindungsgemäß berechnet. Anhand des derart berechneten Verschiebungsvektors 3 kann das Ist-Bildpixel 2 berechnet werden, an dessen Position in den aufgenommenen verzerrten rekonstruierten MR-Bildern der Signalbeitrag des Soll-Bildpixels 1 verschoben wurde. Das Bildpixel 2 entspricht demnach dem vorab mit B' bezeichneten Bildpixel (vergleiche Gleichung (20)).
Da das Bildpixel 2 an keiner diskretisierten aufgenommenen Pixelposition (d.h. an keinem Kreuzungspunkt der in 2 gezeichneten Linien) liegt, wird der Signalbeitrag des Bildpixels 2 anhand der Signalbeiträge der benachbarten Bildpixel 31-34 interpoliert. Dieser derart interpolierte Signalbeitrag wird schließlich dem Soll-Bildpixel 1 zugewiesen.
In 3 ist der Flussplan einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Verfahrens zur Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte dargestellt.
Im Schritt S1 wird die Feldabweichung aufgrund von Nicht-Linearitäten des Gradientensystems bestimmt. Im Schritt S2 wird die Feldabweichung aufgrund der Maxwell-Felder bestimmt. Im Schritt S3 wird die durch Feldinhomogenitäten verursachte Feldabweichung bestimmt. Im Schritt S4 wird die durch dynamische Feldstörungen verursachte Feldabweichung bestimmt.
Im Schritt S5 werden bei der in 3 dargestellten Ausführungsform die vorab in den Schritten S1 bis S4 bestimmten Feldabweichungen aufsummiert, um dadurch die aufsummierte Feldabweichung zu berechnen. Erfindungsgemäß ist es allerdings auch möglich, nur zwei oder nur drei der vier vorab in den Schritten S1 bis S4 bestimmten Feldabweichungen zur Berechnung der aufsummierten Feldabweichung zusammenzuaddieren.
Im Schritt S6 wird für jedes Soll-Bildpixel 1 abhängig von der an der Position des jeweiligen Soll-Bildpixels wirkenden vorab berechneten aufsummierten Feldabweichung ein individueller Verschiebungsvektor für jeden Soll-Bildpixel berechnet. Mit Hilfe dieses individuellen Verschiebungsvektors wird für jedes Soll-Bildpixel das zugehörige Ist-Bildpixel bestimmt. Mit anderen Worten wird anhand des individuellen Verschiebungsvektors für jedes Soll-Bildpixel die Position bestimmt, an die der Signalbeitrag des Soll-Bildpixels aufgrund der berücksichtigten Verzerrungseffekte verschoben wurde.
Der Signalbeitrag des Ist-Bildpixels wird dann im Schritt S8 dem jeweiligen Soll-Bildpixel zugewiesen. Mit anderen Worten wird der Signalbeitrag an der vorab mit dem Verschiebungsvektor bestimmten Position beispielsweise mittels Interpolation und Dichte-Korrektur berechnet und dann dem jeweiligen Soll-Bildpixel zugewiesen. Dadurch werden erfindungsgemäß mehrere Verzerrungseffekte bei der Bildgebung in optimaler Weise korrigiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013224406 B4 [0003]
US 8854037 B2 [0003]

Claims

Verfahren zur Korrektur mehrerer Verzerrungseffekte bei einer Bildgebung mittels einer Magnetresonanzanlage (10), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen von MR-Daten eines Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts mittels der Magnetresonanzanlage (10), Rekonstruieren von zumindest einem MR-Bild, das mehrere Bildpixel aufweist, mit Hilfe der MR-Daten, Berechnen einer aufsummierten Feldabweichung bezüglich eines angenommenen von der Magnetresonanzanlage (10) erzeugten Magnetfelds, Berechnen eines jeweiligen Verschiebungsvektors (3) für die Bildpixel (1) abhängig von der aufsummierten Feldabweichung, und Zuweisen eines jeweiligen Signalbeitrags zu den Bildpixeln, welcher einem Signalbeitrag eines Bildpixels (2) entspricht, welches mit dem jeweiligen Verschiebungsvektor (3) von dem jeweiligen Bildpixel (1) verschoben ist, wobei die aufsummierte Feldabweichung zumindest zwei von folgenden Feldabweichungen aufsummiert: • eine durch Nicht-Linearitäten eines Gradientensystems der Magnetresonanzanlage (10) bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, • eine durch Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, • eine durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, welche unabhängig von von der Magnetresonanzanlage (10) geschalteten Gradienten ist, und • eine durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung des Magnetfelds.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufsummierte Feldabweichung alle in Anspruch 1 beschriebenen Feldabweichungen aufsummiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nicht-Linearitäten des Gradientensystems abhängig von einer Konstruktion des Gradientensystems bestimmt werden, um dadurch die durch die Nicht-Linearitäten bedingte Feldabweichung zu berechnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung anhand der Maxwell-Gleichungen unter Berücksichtigung von Konstruktionsparametern des Gradientensystems berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische Interaktion des Untersuchungsobjekts mit dem Magnetfeld bestimmt wird, um dadurch die durch die Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung zu berechnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundfeld-Inhomogenität durch Messungen bei der Installation und/oder Wartung der Magnetresonanzanlage bestimmt wird, um dadurch die durch die Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung zu berechnen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld während definierter Abschnitte einer Pulssequenz im Rahmen einer Vormessung als Mittelwert gemessen wird, um dadurch die durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung zu berechnen, wobei anhand der Pulssequenz die MR-Daten erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der MR-Daten eine Schichtselektion umfasst, dass der jeweilige Verschiebungsvektor abhängig von einem Schichtselektions-Verschiebungsvektor, welcher entlang der Schichtselektionsrichtung verläuft, berechnet wird, und dass der Schichtselektions-Verschiebungsvektor abhängig von Feldabweichungen berechnet wird, welche während der Schichtselektion auftreten.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge ΔS des Schichtselektions-Verschiebungsvektors anhand folgender Gleichung (9) berechnet wird $Δ S = \frac{Δ B_{S}}{G_{S}}$
wobei ΔB_S einer Summe der Feldabweichungen während der Schichtselektion entspricht und G_S der Amplitude eines Schichtselektionsgradienten entspricht, welcher während der Schichtselektion angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der MR-Daten eine Frequenzkodierung umfasst, dass der jeweilige Verschiebungsvektor abhängig von einem Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektor, welcher entlang einer Frequenzkodierungsrichtung verläuft, berechnet wird, und dass der Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektor abhängig von Feldabweichungen berechnet wird, welche während der Frequenzkodierung auftreten.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge ΔF des Frequenzkodierungs-Verschiebungsvektors anhand folgender Gleichung (12) berechnet wird $Δ F = \frac{Δ B_{F}}{G_{F}}$
wobei ΔB_F einer Summe der Feldabweichungen während der Frequenzkodierung entspricht und G_F der Amplitude eines Frequenzkodierungsgradienten entspricht, welcher während der Frequenzkodierung angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der MR-Daten eine Phasenkodierung umfasst, dass der jeweilige Verschiebungsvektor abhängig von einem Phasenkodierungs-Verschiebungsvektor, welcher entlang einer Phasenkodierungsrichtung verläuft, berechnet wird, und dass der Phasenkodierungs-Verschiebungsvektor abhängig von Feldabweichungen berechnet wird, welche während der Phasenkodierung auftreten.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der MR-Daten ein nicht echoplanares Vorgehen umfasst, dass eine Länge des Phasenkodierungs-Verschiebungsvektors ΔP anhand folgender Gleichung (15) berechnet wird $Δ P = \frac{Δ B_{P}}{G_{P}}$
wobei ΔB_P einer Summe von korrelierten Feldabweichungen während der Phasenkodierung entspricht und G_P der Amplitude eines Phasenkodierungsgradienten entspricht, welcher während der Phasenkodierung angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der MR-Daten ein echoplanares Vorgehen umfasst, dass eine Länge ΔP des Phasenkodierungs-Verschiebungsvektor anhand folgender Gleichung (16) berechnet wird $Δ P = \int \frac{Δ B_{P}}{M_{P}} d t$
wobei ΔB_P einer Summe von Feldabweichungen während der Phasenkodierung entspricht und M_P einer Amplitude eines magnetischen Moments eines Phasenkodierungsgradienten entspricht, welcher während der Phasenkodierung angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalbeitrag des Bildpixels, der mit dem jeweiligen Verschiebungsvektor (3) verschoben ist, durch eine Interpolation von Signalbeiträgen von Bildpixeln berechnet wird, deren Positionen sich benachbart zu der Position des verschobenen Bildpixels befinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die aufsummierte Feldabweichung verursachte Dichteänderung von Signalbeiträgen der verschobenen Bildpixel berechnet und korrigiert wird.
Magnetresonanzanlage (10), welche eine HF-Steuereinheit (14), eine Gradientensteuereinheit (15), eine Bildsequenzsteuerung (16) und eine Recheneinheit (19) umfasst, die ausgebildet sind, um mehrere Verzerrungseffekte bei einer Bildgebung zu korrigieren, wobei die Magnetresonanzanlage (10) ausgestaltet ist, um MR-Daten eines Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts zu erfassen, um mittels der Recheneinheit (19) zumindest ein MR-Bild, das mehrere Bildpixel aufweist, abhängig von den MR-Daten zu rekonstruieren, um mittels der Recheneinheit (19) eine aufsummierte Feldabweichung bezüglich eines angenommenen von der Magnetresonanzanlage (10) erzeugten Magnetfelds zu berechnen, um mittels der Recheneinheit (19) einen jeweiligen Verschiebungsvektors (3) für die Bildpixel (1) abhängig von der aufsummierten Feldabweichung zu berechnen, und um einen jeweiligen Signalbeitrag zu den Bildpixeln zuzuweisen, welcher einem Signalbeitrag eines Bildpixels (2) entspricht, welches mit dem jeweiligen Verschiebungsvektor (3) von dem jeweiligen Bildpixel (1) verschoben ist, wobei die Recheneinheit (19) die aufsummierte Feldabweichung durch eine Summe von zumindest zwei von folgenden Feldabweichungen berechnet: • eine durch Nicht-Linearitäten eines Gradientensystems der Magnetresonanzanlage bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, • eine durch Maxwell-Felder bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, • eine durch Feldinhomogenitäten bedingte Feldabweichung des Magnetfelds, welche unabhängig von von der Magnetresonanzanlage geschalteten Gradienten ist, und • eine durch dynamische Feldstörungen bedingte Feldabweichung des Magnetfelds.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzanlage (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-16 ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung (20) einer Magnetresonanzanlage (10) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-16 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (20) der Magnetresonanzanlage (10) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung (20) einer Magnetresonanzanlage (10) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16 durchführen.